Сплайн-фільтр Калмана обробки траєкторної інформації - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО освіти і НАУКИ, молоді та спорту УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНауковий керівник: доктор технічних наук, професор Шутко Микола Олександрович, Національний авіаційний університет, професор кафедри організації авіаційних робіт і послуг Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Рева Олексій Миколайович, Кіровоградський національний технічний університет, професор кафедри автоматизації виробничих процесів доктор технічних наук, професор Мислович Михайло Володимирович Інститут електродинаміки НАН України завідувач відділу теоретичної електротехніки Захист відбудеться “15 ”червня 2011 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.062.03 при Національному авіаційному університеті за адресою: 03058, м.У звязку зі значним збільшенням кількості авіаційних рейсів по всьому світу, а зокрема над територією Європи та странами ЄС, значно виросли вимоги до точності плану виконання польоту по контрольним точкам та переміщенню центра мас повітряного корабля (ПК) у максимальній відповідності до ешелону, згідно вимог наігаційних характеристик (RNP), в межах сумарної похибки системи TSE (Total system error). Тому Міжнародною організацією цивільної авіації (ІСАО) був створений комітет майбутніх аеронавігаційних систем (FANS), метою якого була розробка та впровадження нових глобальних систем аеронавігаційного забезпечення польотів з використанням супутникових систем навігації. Однією з перспективних спроб, покликаних одночасно підвищити ефективність виконання польотів згідно потреб авіакомпаній та забезпечити необхідний рівень безпеки польотів в системі обслуговування повітряного руху (ОПР), є концепція вільного польоту або польоту за довільною траєкторією. Питанням виконання польотів згідно запланованих траєкторій, польотів за довільними траєкторіями, при умові руху в певних девіаційних межах, що встановлені попередньо, присвячено ряд робіт як у нашій країні, так і за її межами, де в основному розглядаються навігаційні системи з обробкою даних, що воліють певною надмірністю за рахунок використання даних від декількох джерел, датчиків навігаційної інформації. В одних розглядаються алгоритми, побудовані з використанням систем диференційних рівнянь, які виконують обробку навігаційних даних, за умови оптимальності, кількість яких динамічно змінюється та постійно зростає, а в інших, що стосуються застосування удосконалення вже відомих методів, таких як метод компенсації, метод фільтрації, метод найменших квадратів, метод максимуму правдоподібності, рекурентний алгоритм, не враховано достатньою мірою сутність випадковості впливу спектру завад на точність оцінки вимірювальної інформації.Проведено аналіз щодо точності визначення місця розташування обєкту у просторі та проведено аналіз очікуваних переваг і особливостей впровадження нових концепцій у аеронавігаційному забезпеченні, зокрема концепції вільного польоту, головною ідеєю якої є надання екіпажу ПК можливості вільно обирати траєкторію польоту за маршрутом в межах встановленого повітряного простору з метою підвищення ефективності виконання польотів за критеріями користувачів аеронавігаційних послуг. Описати такі складні криві повністю, існуючі поліноміальні моделі не здатні, тому запропоновано використовувати сплайни для опису таких траєкторій. Використання сплайнів дозволить побудувати алгоритм на базі ФК для обробки навігаційних (траєкторних) даних в реальному часі та з точністю, що забезпечить ФК як для прямолінійної траєкторії польоту, коли навігаційна задача полягає в переносі центра мас повітряного судна із початкового в кінцевий пункт маршруту, так і для криволінійної траєкторії з певної кількістю проміжних пунктів маршруту, що відповідатиме плану польоту. Третій розділ присвячено розробці сплайн-фільтра Калмана з моделями у формі ламаної, фільтра Калмана з лінійним ермітовим сплайном та фільтра Калмана з кубічним ермітовим сплайном з трьохфрагментним базисом. Початкові значення вектора оцінок параметрів на n-1 кроці для оцінки прямолінійної траєкторії між двома точками на першому фрагменті сплайна, матиме значення оцінок навігаційного параметру у контрольних навігаційних точках траєкторії у заданий час: .

2. Основний зміст роботи